无人机航摄系统在国土监察执法中影像解译分析的体会

方永春

【摘要】利用无人机航摄系统对土地动态监测和对新增违法用地行为实施监督检查，能及时掌握土地变化实态，为集约、节约用地提供科学依据。无人机航摄影像解译分析在国土监察执法中起着关键作用，利用该技术成果监测国土变化，实时、科学、快捷、准确、全面、动态、灵活，避免人为因素，能及时为国土执法部门发现违法用地提供数据，及时整改，避免卫片检查的滞后性，对各地违法行为人将起到很强的震慑作用，能有效保护耕地，进而规范用地行为。

【关键字】无人机航摄系统、影像解译分析 国土监察执法性

一、前言

根据国土资源部《关于进一步加强国土资源执法监察工作的通知》（国土资发〔2005〕220号）和《国土资源部关于印发“国土资源执法监察巡查工作规范”（试行）的通知》（国土资发〔2009〕127号）的规范要求，为强化国土资源执法监察工作，提高执法效能，加强土地执法监察活动中的事前监察，提前介入，提前监督，及时发现，及时制止，及时查处土地违法行为，最大限度预防和杜绝土地违法行为的发生，切实履行“保障发展，保护资源”职责。安徽省第一测绘院受安徽省国土资源厅执法局的委托，利用2012年3月航空摄影影像与2012年8月利用无人机航摄系统，对江北集中区起步区周边近54KM2监察区域进行无人机航空摄影获取的影像数据，分别制作了该监察区域两个时相的正射影像图，并对前后两个时相的影像进行了解译分析，取得了相关的分析数据。

无人机航摄系统在国土监察执法中的技术服务是以《关于进一步加强国土资源执法监察工作的通知》（国土资发[2005] 220 号）；《国土资源部关于印发“国土资源执法监察巡查工作规范”（试行）的通知》（国土资发〔2009〕127号）等为立项依据。此项目是以无人机航摄系统为依托，利用无人机进行国土资源执法监察，对土地执法监察区域进行航空摄影获取数据并制作正射影像，将2012年3月与8月的影像进行对比，采用地理信息系统（GIS）和遥感技术（RS）等技术相结合，利用国内外领先的面向对象多尺度分割分类技术，采用计算机智能处理和人机交互相结合的方式找出监察区域变化的疑似违法用地范围，进行了分类编号并划出相应的范围线。

二、项目目的与意义

近年来，土地的供需矛盾日益显现，出现了非法占用、超标用地、越权审批、闲置撂荒等违法现象。这些违法行为制止难、立案取证难、查处执行难.土地执法监察工作被动。从国家到省、市政府高度重视土地执法监察和卫片执法检查工作，多次召开专题会议进行安排部署，虽然建立并形成了一系列强化国土资源执法监察的体制、机制和工作措施，但土地执法监察形势和任务异常艰巨。在贯彻执行《土地管理法》和国家对土地管理宏观调控政策落实方面.在维护土地管理秩序，及时制止违法行为方面，土地执法监察都起着重要的监督与保障作用。因此如何强化土地执法监察职能.立足于事前防范，从而开创土地执法监察工作新局面.无人飞机航摄系统的参与有着重要的作用与意义。

开展无人机航摄系统在国土监察执法中的应用服务，利用其具有灵活机动、高效快速、精细准确、作业成本低等特点，在小区域和飞行困难地区高分辨率影像快速获取方面具有明显优势，用科学手段对土地动态监测和新增违法用地行为实施监督检查，及时掌握土地变化实态，为集约节约用地提供科学依据。应用该技术成果监测国土变化，实时、科学、快捷、准确、全面、动态、灵活，避免人为因素，能及时为国土执法部门发现违法用地提供数据，及时整改，避免了卫片执法检查的事后处理，起到对各地违法行为的震慑作用、有效保护耕地、规范用地行为具有重要的应用意义。

三、软硬件的需求与使用

1、软件

1）全数字摄影测量系统软件：JX-4c、VirtuoZo NT；

2）矢量数据编辑软件：DMAPS、Geoway等；

3）影像解译软件：ArcGIS、ERDAS、eCognition Server（工程化生产软件、分布式处理）等。

2、硬件

1）计算机：PⅢ500以上微机，128内存，8G以上硬盘；

2）全数字摄影测量工作站： JX-4c、VirtuoZo NT；

3）喷墨绘图仪：HP5500彩色喷墨绘图仪。

四、项目资料利用情况

根据区域的情况，以1：10000地形图为基础，划定本次执法监察的准确范围；利用无人机航摄系统获取此次划定执法监察的准确范围内2012年3月与8月的高分辨率的彩色遥感影像数据及资料作为前后时相数据。

具体无人机航摄区域为江北集中区起步区周边近54KM2区域。

五、项目数据处理及解译判别技术研究

1、无人机数据处理

此次江北集中区起步区周边监测区域的执法监察所涉及的区域前时相为航空摄影数据后时相为无人机航摄系统获取的数据，本项目要对无人机数据进行相关处理。

首先，通过无人机对江北集中区起步区周边监察区域的飞行航摄，获取高分辨率的彩色遥感影像，并在飞行现场进行飞行质量的自动检查，以满足后期的影像处理技术要求。

其次，进行遥感数据的后处理阶段，对无人机获取的遥感影像数据进行预处理；根据POS和GPS等飞行数据自动建立航带内和航带间模型间的拓扑关系网用于后面的全自动空三处理；根据控制点进行相对定向和建立平差网并利用初始平差结果和POS数据自动提取控制点影像，进行控制点的集中高精度量测；通过大量平差点采用快速平差算法完全剔除粗差点；利用控制点作空中三角测量计算获取精确的外方位元素，通过控制点数据生成DEM；再利用DEM数据制作成DOM数据。

最后，正射影像图的制作与输出，在影像进行纠正处理后，进入影像的镶嵌调色阶段，对调入的影像进行拼接调色，最后制作出无人机正射影像图，其前后时相影像分辨率分别为0.3米和0.6米。

图1：无人机数据处理技术流程图

2、执法监察区域预数据处理

为了保证项目实施的效率与质量，按照相关国家标准、行业标准和技术规范的要求，按照技术方法的先进性、成熟性和实用性的原则制定了切实可行的执法监察区域数据预处理技术路线。

按照项目相关技术标准和技术规定，采用地理信息系统（GIS）和遥感技术（RS）技术相结合，利用国内外领先的面向对象多尺度分割分类技术，采用eCognition Server（工程化生产软件、分布式处理）、计算机智能处理和人机交互相结合的方式，对执法监察区域开展疑似违法用地的变化检测。

3、遥感影像人工解译及数据判定

利用在GIS平台上进行二次开发的基于无人机遥感技术在国土资源监察系统应用的技术体系和技术方法，对本次获取的无人机遥感影像（前后时相数据）进行对比分析，判别疑似图斑，找出变化区域，指出土地利用变化的类型、位置、数量和面积等信息。

下面举例截图说明主要的土地利用变化的类型：

说明：左图是前时相数据地类

右图是后时相数据地类

农用地变为建设用地

六、监测区域影像变化情况

1、監测区域变化总体情况统计

我院于2012年3月和8月分别利用无人机航摄系统对江北集中区起步区周边进行了无人机航空摄影工作，制作了该监察区域的正射影像图（前后时相数据），并对前后时相影像经过影像分析解译软件和人工干预的方法进行了影像判别分析，确定了在执法监察区域内的变化情况，均为农用地变建设用地，变化的地类涉及共有9个图斑，面积约为4480.0亩。

2、监测变化区域成果统计及情况说明

成果统计：针对土地变化不同的类别我们都用范围线划出并标注编号，每块变化图斑都附有编号，对应编号的地块面积均一一对应。

情况说明：由于2012年3月（前时相数据）与2012年8月下旬无人机航摄数据（后时相数据），像素和分辨率大小有所差异，以及获取影像对应时间，地面植被，土地的色温不同等因素的存在，我们人工解译分析所发现的变化地块或多或少受此影响，都有可能存在遗漏和偏差的情况，恳请相关部门进一步进行核实。